古建筑石拱橋檢測(cè)鑒定實(shí)例分析

肖美玲 徐郁峰

1.廣州華設(shè)工程技術(shù)檢測(cè)有限公司，廣東廣州 511400；2.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東廣州 510641

1 工程概況

某石拱橋建于清道光年間（1821～1851）。呈東西向跨涌?；◢徥瘑慰妆诠肮问瘶?，長(zhǎng)18.91m，寬2.65m，高2.3m，有欄板和石柱。該橋?qū)ρ芯壳宕l(xiāng)橋梁建筑具有一定歷史和科學(xué)價(jià)值。1994年7月，該橋被評(píng)為區(qū)級(jí)文物保護(hù)單位。2006年10月，該橋被評(píng)為市級(jí)文物保護(hù)單位。該橋的橋梁概貌圖、橋梁立面圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 橋梁概貌圖

圖2 橋梁立面圖（cm）

2 檢測(cè)鑒定目的

該石拱橋在進(jìn)行修繕過程中發(fā)現(xiàn)其拱圈出現(xiàn)明顯開裂、橋體扭曲變形，部分欄桿、拱圈出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象，通過檢測(cè)鑒定了解該該石拱橋的技術(shù)狀況，為下一步修繕加固提供依據(jù)。

3 檢測(cè)鑒定標(biāo)準(zhǔn)

本次檢測(cè)的橋雖然建造年代為清代，但是其結(jié)構(gòu)形式為典型的石拱橋，因此本次檢測(cè)鑒定參考（CJJ 99—2003）《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[1]對(duì)橋梁技術(shù)狀況等級(jí)進(jìn)行綜合分析評(píng)定，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分為A（完好）、B（良好）、C（合格）、D（不合格）和E（危險(xiǎn)）5個(gè)等級(jí)；具體的評(píng)定方法如下：

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，采用分層加權(quán)法，先對(duì)橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行評(píng)估，再對(duì)全橋技術(shù)狀況進(jìn)行綜合評(píng)估。

（1）綜合評(píng)估采用下列算式：

BCI=BCIm·ω m+ BCIs·ω s + BCIx·ω x

式中：BCIm、BCIs、BCIx——橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的狀況指數(shù)；ω m、ω s、ω x——橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的權(quán)重，如表1所示；BCI——全橋技術(shù)狀況指數(shù)（0～100）。

表1 橋梁結(jié)構(gòu)組成部分的權(quán)重

（2）評(píng)估等級(jí)采用以下標(biāo)準(zhǔn)：

橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系以及整座橋結(jié)構(gòu)的完好狀況按表2所示的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。

表2 橋梁技術(shù)狀況評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

4 檢測(cè)鑒定結(jié)果

4.1 技術(shù)狀況分析

通過對(duì)該橋的外觀檢查、位形觀測(cè)及水下基礎(chǔ)摸查，該橋的總體狀況如下：

（1）外觀檢查發(fā)現(xiàn)：橋梁的拱圈、拱腳存在嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性的病害，主要病害包括：拱板拱圈錯(cuò)位，拱板底存在砌塊破損（圖3），拱腳（橋臺(tái)）砌塊多處缺失，砌塊砌縫脫落，砌塊松散（圖4、圖5）。橋梁各部位同時(shí)存在一些影響橋梁功能性的病害，主要病害包括：花崗石石階破損，欄桿破損，欄桿與主體分離，欄桿底部開裂，花崗石石階、欄桿錯(cuò)位等。

圖3 橋梁病害（拱板拱圈錯(cuò)位）

圖4 橋梁病害（拱腳砌塊缺失）

圖5 橋梁病害（拱腳砌塊缺失）

（2）根據(jù)高程檢測(cè)可以得出，橋面在不同截面產(chǎn)生了不同的扭轉(zhuǎn)角，其中扭轉(zhuǎn)角為負(fù)值時(shí)表示該處橋面向下游側(cè)偏轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)角為正值時(shí)表示該處橋面向上游處偏轉(zhuǎn)。橋面最大扭轉(zhuǎn)角為向下游偏轉(zhuǎn)1.78°，橋面整體平均向下游偏轉(zhuǎn)0.13°。由拱圈坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果可以看出上下游拱圈曲線不一致，橋梁整體發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。

（3）本次水中水下基礎(chǔ)檢查結(jié)果表明，L0#臺(tái)砌塊局部缺失，R0#臺(tái)個(gè)別砌塊外傾，0#、1#臺(tái)砌塊砌縫局部脫落。

按照現(xiàn)行《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中橋梁狀況評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)橋梁進(jìn)行全橋總體技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定，該橋結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)綜合評(píng)分Dr=56.93分，為D類橋（不合格級(jí)）。橋梁技術(shù)狀況評(píng)定詳見表3。

表3 技術(shù)狀況評(píng)分表

4.2 病害成因分析

由于下部結(jié)構(gòu)未進(jìn)行防沖刷的處理，在河水的持久沖刷作用下，下部結(jié)構(gòu)（拱腳）出現(xiàn)局部砌塊脫落、松散、缺失等病害，該病害導(dǎo)致拱腳出現(xiàn)沉降等位移，進(jìn)一步引起上部結(jié)構(gòu)（拱圈）局部松動(dòng)及橋面系（欄桿、花崗石石階）錯(cuò)位等問題。

4.3 加固建議

對(duì)于影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性的病害，建議進(jìn)行專項(xiàng)加固維修，維修主要措施包括：

（1）對(duì)上部結(jié)構(gòu)的扭曲變形，下部結(jié)構(gòu)（拱腳）缺失、松動(dòng)的砌塊，采用石塊及云石膠等粘結(jié)材料進(jìn)行填實(shí)、壓緊。

（2）對(duì)下部結(jié)構(gòu)（拱腳）進(jìn)行防沖刷處理，措施包括用云石膠粘緊砌塊，然后鋪砌一段條形花崗石，花崗石由上游圍堰處一直鋪到下游圍堰處，壓實(shí)，頂住兩側(cè)基礎(chǔ)。

（3）對(duì)上部結(jié)構(gòu)（拱圈）錯(cuò)位進(jìn)行處理，圍堰施工，固定拱圈（可采用滿堂支架法）掀起橋面花崗石，編號(hào)，徹底修復(fù)拱橋（錯(cuò)位、砌塊松動(dòng)等）再根據(jù)編號(hào)重新鋪砌掀起的花崗石。

對(duì)于影響橋梁功能性的病害，如花崗石石階破損、欄桿破損、欄桿底部開裂現(xiàn)象，花崗石石階、砌塊破損及砌縫脫落等病害，可以清除結(jié)構(gòu)內(nèi)植物，修復(fù)原橋面設(shè)施，并使用云石膠修復(fù)連接處。

5 檢測(cè)鑒定結(jié)論

（1）在當(dāng)前狀態(tài)下，由于三元橋橋梁的拱圈、拱腳存在嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全性的病害，結(jié)構(gòu)存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，無法評(píng)估其有效承載力，必須經(jīng)過加固處理后方可繼續(xù)承載。

（2）在對(duì)三元橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固后，在其下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)的功能恢復(fù)正常的情況下，三元橋可繼續(xù)承載及使用。

（3）三元橋結(jié)構(gòu)加固后交付使用前，應(yīng)通過荷載試驗(yàn)[2]的方法確定其安全通行標(biāo)準(zhǔn)，該通行標(biāo)準(zhǔn)最高不應(yīng)超過2.5kN/m2，具體數(shù)值應(yīng)通過荷載試驗(yàn)確定。

（4）在使用階段，應(yīng)定期（1～2年一次）對(duì)橋梁拱圈、拱腳進(jìn)行檢查檢測(cè)，確保橋梁的安全使用。

6 結(jié)語

本文以某古建筑石拱橋修繕過程的結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定問題為背景，介紹了該石拱橋檢測(cè)鑒定的方法、結(jié)果、結(jié)論及加固建議。本文的案例為同類型項(xiàng)目提供借鑒。